[發明專利]液固還原合成磷酸亞鐵鋰的方法

有效

• 申請號: 201110349507.4
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN103086343A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 趙顯坤
• 申請（專利權）人: 湖北明申鋰電科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所 42218
• 代理人: 何靜月

技術領域

本發明涉及一種磷酸亞鐵鋰的合成方法，具體說是一種液固還原合成鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰的方法。

背景技術

在信息產業和電子產業快速發展的帶動下，我國已成為世界第二大鋰離子電池生產基地。磷酸亞鐵鋰作為新型能源鋰離子電池的正極材料，由于其獨特性能，被世界公認為綠色環保正極材料，在國外產業發展迅速。國內近些年來得到發展。然而，磷酸亞鐵鋰在常規生產中，由于質量不穩定，生產環境差，造成污染，生產成本高，已成為該產業的生產瓶頸，限制了該產業的發展。

目前磷酸亞鐵鋰的合成方法主要分為：固相法、水熱法、液相法、碳熱還原法等。其固相合成方法，由于方法簡便容易操作而最為成熟。但由于該方法過于簡便，原材料受制于購置價格和質量、及選型和工藝的影響，而導致合成的磷酸亞鐵鋰成本高，質量不穩定和環境污染。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種原料易選擇、成本低、合成時間短、控制穩定、無污染的液固還原合成磷酸亞鐵鋰的方法。

本發明采用的技術方案是包括以下步驟：①將石灰配制為2-4mo1/l石灰乳；取20-60％H₃PO₄溶液，在常溫常壓下攪拌，加入按化學式量的Ca(OH)₂∶H₃PO₄＝1∶1.5-2.5mol的所述石灰乳中和至pH：2.5-4.5，反應后，分離、干燥得純度為99.8-99.95％的Ca(H₂PO₄)₂·H₂O。

本發明的步驟①中反應后，分離出的濕基料在50-60℃下干燥，干燥后得99.8-99.95％Ca(H₂PO₄)₂·H₂O。

②取步驟①得到的Ca(H₂PO₄)₂·H₂O配制為0.05-0.2moL/L溶液，在常壓下攪拌，加溫至40-70℃，加入含量為85％H₃PO₄至酸解。在酸解后溶液中加入酸解溶液重量的0.1-0.4％還原劑和按化學式量比Fe∶Ca＝1.0-1.3∶1moL加入亞鐵鹽溶液，亞鐵鹽溶液濃度為0.2-0.7moL/L，反應2-4小時，經冷卻，分離出沉淀，得磷鐵溶液。

③將磷鐵溶液在攪拌下，加入炭黑和氧化鐵粉，炭黑：為磷鐵溶液重量的0.09-0.16％，氧化鐵粉的投料比為Fe∶P＝1.0-1.1∶1moL，并升溫至40-70℃，加入1.5-3.5moL/L的氫氧化鋰溶液，控制Fe∶Li＝1.0-1.1∶1moL至PH：6-8，反應1-3h，經分離、制得磷酸亞鐵鋰混合物。

④取磷酸亞鐵鋰混合物，在溫度為300-800℃下，經干燥、脫水、球磨，然后在氮氣或氬氣保護下煅燒，4-12小時，得到純度達99％以上的磷酸亞鐵鋰。

本發明所述還原劑為SnCL₂、維生素C、葡萄糖或蔗糖。

本發明采用液固還原法合成磷酸亞鐵鋰，具有固相法和液相法合二為一，楊長避短的功效。充分有效地解決了常規制備磷酸亞鐵鋰中的質量不穩定，污染環境，生產成本過高的技術問題。具有原料易選擇、大眾化、成本低、合成時間短，易操作、控制穩定，無污染、無公害、全環保等優點。

本發明制備的電池正極材料磷酸亞鐵鋰電化學性能好、質量穩定、粒徑分布均勻，平均粒徑：2-6um，比表面積：16-28m²/g。有效地提高了磷酸亞鐵鋰正極材料的電子導電性和質量穩定性，避免了現有技術在磷酸亞鐵鋰合成中的安全隱患。

本發明制備的電池正極材料磷酸亞鐵鋰與現有技術制備的電池正極材料磷酸亞鐵鋰性能、成本比較數據見表1。本發明制備的電池正極材料磷酸亞鐵鋰技術指標檢測數據見表2。

表1

表2

具體實施方式

實施例1

1.取40％H₃PO₄溶液，970g，在常溫常壓下攪拌，加2moL/L石灰乳，中和至PH：2.5-4.5，反應45min，分離出濕基料在50-60℃下干燥，得99.84％Ca(H₂PO₄)₂·H₂O；